CN102073029A - 电子式互感器测试系统及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子式互感器测试系统及测试方法，包括标准装置、信号转换装置、误差测量装置、试验电源、合并单元和被测电子式互感器；标准装置用于提供作为测试基准的标准信号；信号转换装置用于接收标准信号并将其转换为可供误差测量装置采集的模拟信号；试验电源用于输出供试验使用的一次电压和一次电流；合并单元用于接收被测电子式互感器输出的数字信号并对其进行处理；误差测量装置，用于接收信号转换装置输出的标准信号和合并单元输出的数字信号，获得被测电子式互感器的比值差和相位差。本发明尤其适用于电子式互感器的现场误差测试，具有测试工作方便、可靠性高、设备体积小重量轻、测试结果准确度高等优点。

Description

电子式互感器测试系统及测试方法
技术领域
本发明涉及一种电子式互感器测试系统及测试方法，尤其是一种用于电子式互感器的现场误差测试的电子式互感器测试系统及测试方法。
背景技术
互感器是一种按比例变换电压或电流的设备，主要功能是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压或标准小电流，以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。随着光纤传感技术、光纤通信技术的飞速发展，光电技术在电力系统中的应用越来越广泛，电子式互感器也应运而生。电子式互感器具有体积小、重量轻、频带响应宽、无饱和现象、抗电磁干扰性能佳、无油化结构、绝缘可靠、便于向数字化、微机化发展等诸多优点，广泛应用在数字化变电站中。电子式互感器的诞生是互感器传感准确化、传输光纤化和输出数字化发展趋势的必然结果。光学原理的电子式互感器结构体系简单，是无源的电子式互感器；电磁测量原理的电子式互感器是有源电子式互感器。
数字化变电站由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在以IEC61850为标准的光纤GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event，通用面向对象的变电站事件)网络的基础上。作为智能化一次设备的电子式互感器，与传统互感器在结构和输出上存在着较大差别，其利用空芯线圈及低功率电流互感器(LPCT)传感被测一次电流，利用同轴电容分压器传感被测一次电压，利用远端模块将模拟量就地转换为数字量，通过光纤通道传输至光电式电能表进行计量。作为关口计量装置的电子式互感器的性能，直接影响到关口电能计量的准确性，关系着电力公司和用电客户的电费贸易结算的准确性。而传统的互感器测试方法和设备不能对电子式互感器进行测试，因而就迫切需要一种能够对电子式互感器进行测试的系统。
发明内容
本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种电子式互感器测试系统及测试方法，以解决电子式互感器的测试问题，实现电子式互感器的现场误差测试。
本发明为解决技术问题采用以下技术方案。
电子式互感器测试系统，其结构特点是，包括标准装置、信号转换装置、误差测量装置、试验电源、合并单元和被测电子式互感器；被测电子式互感器和标准装置的一次侧均和一次试验导线相连接；与一次试验导线相连接的试验电源连接于交流电源之上并由交流电源供电；
标准装置，所述标准装置的二次侧输出用于作为测试基准的标准信号，标准信号包括标准电压信号和标准电流信号；
信号转换装置，连接于标准装置的二次侧，用于接收标准装置产生的标准信号并对所述标准信号进行处理，以将所述标准信号转换为可供误差测量装置采集的模拟信号，并将转换后的模拟信号传送至误差测量装置；
试验电源，用于在一次试验导线上输出供试验使用的一次电压和一次电流；
合并单元，连接于被测电子式互感器的二次侧，用于接收被测电子式互感器输出的数字信号并对所接收的数字信号进行处理，将处理后的数字信号传送至误差测量装置；
合并单元和信号转换装置均与误差测量装置相连接；其中合并单元通过多模光纤和误差测量装置相连接；信号转换装置通过双绞电缆和误差测量装置相连接；
误差测量装置，用于接收信号转换装置输出的标准信号和合并单元输出的数字信号，并对接收的所述标准信号和所述数字信号进行处理，获得被测电子式互感器的比值差和相位差。
本发明的电子式互感器测试系统的结构特点也在于：
所述合并单元通过GOOSE网络与被测电子式互感器相连接；通过多模光纤与所述合并单元相连接的所述GOOSE网络是以IEC61850为标准的以太网络。
所述标准装置为电磁式标准互感器。
所述信号转换装置包括感应分压器和精密电阻器；感应分压器，用于将标准装置输出的标准电压信号变换为4V的小电压信号；精密电阻器，用于将标准装置输出的标准电流信号变换为4V的小电压信号。
所述试验电源包括高压谐振升压器和升流变压器；高压谐振升压器，用于在一次试验导线上输出供试验使用的一次电压；升流变压器，用于在一次试验导线上输出供试验使用的一次电流。
所述合并单元为采用现场可编程门阵列FPGA的数字接口设备。
所述误差测量装置为电子式互感器校验仪；所述电子式互感器校验仪包括A/D转换器、以太网卡和微处理器；A/D转换器用于接收所述信号转换装置输出的模拟信号，并将接收的模拟信号转换为数字信号后传输至微处理器；以太网卡，用于通过多模光纤与所述合并单元相连接，接收所述合并单元输出的数字信号并将该数字信号传输至微处理器；微处理器，用于接收A/D转换器和以太网卡传输的数字信号并进行信号处理，获得被测电子式互感器的比值差和相位差。
本发明还提供了利用上述电子式互感器测试系统进行电子式互感器测试的测试方法：
所述测试方法包括以下几个步骤：
a.对被测电子式互感器进行直观检查，确定被测电子式互感器是否有明显缺陷；
b.配置测试系统的一次回路；将试验电源连接在交流电源上；用一次试验导线将标准装置、被测电子式互感器和试验电源连接起来，并按照电子式互感器的出厂指标配置合适的试验电源参数；
c.配置测试系统的二次回路；将被测电子式互感器、合并单元和误差测量装置依次连接起来；将标准装置、信号转换装置与误差测量装置依次连接起来；
d.配置误差测量装置，完成误差测量装置的系统配置、标准源配置、互感器配置、报告配置，进行调试以确认数据采集和接收正常；
e.先小幅度调节试验电源输出，测试设备试验过程是否正常；在确认无异常后，调节试验电源输出；在试验电源输出的多个不同的输出值时，分别检测得出被测电子式互感器的比值差和相位差，记录、保存现场测试数据，对测试结果合格性进行判定；
f.完成测试报告，结束测试工作。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明的标准装置是采用电磁式标准互感器，为测试系统提供基准模拟信号；电磁式标准互感器便于使用和操作，能够通过传统测试方法进行周期检定，满足了量值传递要求，且经过长期现场验证，具备测试装置的重复性和稳定性要求。
2、本发明的试验电源采用高压谐振升压器向一次试验导线提供额定电压，所需的激励电源容量小，输出波形的畸变小，升压过程迅速可靠，且设备的体积小，利于现场工作的开展；当被试电子式互感器闪络或击穿时，回路失谐，短路电流很小，提高了试验系统的安全性；采用升流变压器向一次试验导线提供额定电流，所用设备的体积小、重量轻，便于现场携带，通过串并联组合，可以满足不同电流变比的测试需求。
3、本发明的合并单元采用通过多模光纤连入GOOSE网络的现场可编程门阵列FPGA的数字接口设备，可自动对各组的电压、电流信号进行同步处理，同时通过多模光纤向下一级智能设备发送数据；完全采用数字化的接口进行数据传输，避免了电缆传输带来的电磁干扰、传输过电压和传统电流互感器多点接地等问题；具备通道自检和信息校验功能，保证了信息传递的可靠性；电流电压信号在传输和处理的均不再产生附加误差，提高了计量数据的准确性。
4、本发明的误差测量装置是电子式互感器校验仪，其利用具有高精度时钟、高精度运放的A/D转换器对基准模拟信号进行采集，并可以根据不同的环境温度自动对转换过程进行补偿，从而避免了温漂对误差测量的影响，还具有自稳零、ADC自校正等保证测量精度的功能；利用以太网卡与合并单元相连接，数据传输遵循IEC61850传输协议规范，能够对接收到的数据报文按协议进行解析和验证，对数据的物理层、链路层和应用层信息进行正确性验证，保证数据传输通道的正确性；校验仪通过内部的光同步输出信号，保证试验时的模拟信号采集通道和数字信号采集通道被同一个同步源控制，提高了相位差计算的准确性。
5、本发明的测试方法简单易行，操作方便，测试结果准确。
附图说明
图1为本发明的电子式互感器测试系统的结构示意图。
图2为本发明的电子式互感器测试系统的测试方法流程图。
附图1～附图2中标号：1标准装置，2试验电源，21高压谐振升压器，22升流变压器，3信号转换装置，31感应分压器，32精密电阻器，4GOOSE网络，5合并单元，6误差测量装置，61A/D转换器，62以太网卡，63微处理器，7被测电子式互感器，8交流电源，9一次试验导线，10多模光纤，11双绞电缆。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参见图1，电子式互感器测试系统包括标准装置1、信号转换装置3、误差测量装置6、试验电源2、合并单元5和被测电子式互感器7；被测电子式互感器7和标准装置1的一次侧均和一次试验导线9相连接；与一次试验导线9相连接的试验电源2连接于交流电源8之上并由交流电源8供电；标准装置1，所述标准装置1的二次侧输出用于作为测试基准的标准信号，标准信号包括标准电压信号和标准电流信号；所述标准信号为模拟信号；信号转换装置3，连接于标准装置1的二次侧，用于接收标准装置1产生的标准信号并对所述标准信号进行处理，以将所述标准信号转换为可供误差测量装置6采集的模拟信号，并将转换后的模拟信号传送至误差测量装置6；试验电源2，用于在一次试验导线9上输出供试验使用的一次电压和一次电流；合并单元5，连接于被测电子式互感器7的二次侧，用于接收被测电子式互感器7输出的数字信号并对所接收的数字信号进行处理，将处理后的数字信号传送至误差测量装置6；合并单元5和信号转换装置3均与误差测量装置6相连接；其中合并单元5通过多模光纤10和误差测量装置6相连接；信号转换装置3通过双绞电缆11和误差测量装置6相连接；误差测量装置6，用于接收信号转换装置3输出的标准信号和合并单元5输出的数字信号，并对接收的所述标准信号和所述数字信号进行处理，获得被测电子式互感器7的比值差和相位差。所述双绞电缆11即双绞线电缆。
所述合并单元5通过GOOSE网络4与被测电子式互感器7相连接；通过多模光纤10与所述合并单元5相连接的所述GOOSE网络4是以IEC61850为标准的以太网络。所述标准装置1为电磁式标准互感器。所述信号转换装置3包括感应分压器31和精密电阻器32；感应分压器31，用于将标准装置1输出的标准电压信号变换为4V的小电压信号；精密电阻器32，用于将标准装置1输出的标准电流信号变换为4V的小电压信号；将标准信号转换为4V的低电压信号，以便于误差测量装置接收。
所述试验电源2包括高压谐振升压器21和升流变压器22；高压谐振升压器21，用于在一次试验导线9上输出供试验使用的一次电压；升流变压器22，用于在一次试验导线9上输出供试验使用的一次电流。
所述合并单元5为采用现场可编程门阵列FPGA的数字接口设备。
所述误差测量装置6为电子式互感器校验仪；所述电子式互感器校验仪包括A/D转换器61、以太网卡62和微处理器63；A/D转换器61用于接收所述信号转换装置3输出的模拟信号，并将接收的模拟信号转换为数字信号后传输至微处理器63；以太网卡62，用于通过多模光纤10与所述合并单元5相连接，接收所述合并单元5输出的数字信号并将该数字信号传输至微处理器63；微处理器63，用于接收A/D转换器61和以太网卡62传输的数字信号并进行信号处理，获得被测电子式互感器7的比值差和相位差。
参见图2，在作业过程中，测试人员先对被测电子式互感器进行直观检查，确定被测电子式互感器是否有明显的缺陷。确认无缺陷后，将试验电源连接在220V交流电源上，并配置测试系统的一次回路；用一次试验导线将试验电源、标准装置和被测电子式互感器依次连接起来，并按照电子式互感器的出厂指标配置合适的试验电源参数。其次，配置测试系统的二次回路，将合并单元通过GOOSE网络与被测电子式互感器的二次侧相连接，通过多模光纤将GOOSE网络、合并单元和电子式互感器校验仪的以太网卡依次连接起来，以实现合并单元、电子式互感器校验仪和被测电子式互感器之间的数字信号传输。标准装置的二次侧通过信号转换装置通过双绞电缆与电子式互感器校验仪的A/D转换器相连接，以将标准装置的二次侧输出的模拟信号输入至电子式互感器校验仪中。接着，配置测试系统的误差测量装置，完成电子式互感器校验仪的系统配置、标准源配置、互感器配置、报告配置等参数的配置，并对数字量和模拟量通道进行自调试，确认数据采集和接收正常。然后，开展误差测试工作，先小幅度调节试验电源输出，测试设备试验过程是否正常；在确认无异常后，通过调节试验电源输出大小至各额定误差点的标称值，在各误差点检测得出被测电子式互感器的比值差和相位差，最后，记录、保存现场测试数据，根据规程对测试结果合格性进行判定，打印测试报告，结束全部测试作业。

Claims (8)

1.电子式互感器测试系统，其特征是，包括标准装置(1)、信号转换装置(3)、误差测量装置(6)、试验电源(2)、合并单元(5)和被测电子式互感器(7)；被测电子式互感器(7)和标准装置(1)的一次侧均和一次试验导线(9)相连接；与一次试验导线(9)相连接的试验电源(2)连接于交流电源(8)之上并由交流电源(8)供电；
标准装置(1)，所述标准装置(1)的二次侧输出用于作为测试基准的标准信号，标准信号包括标准电压信号和标准电流信号；
信号转换装置(3)，连接于标准装置(1)的二次侧，用于接收标准装置(1)产生的标准信号并对所述标准信号进行处理，以将所述标准信号转换为可供误差测量装置(6)采集的模拟信号，并将转换后的模拟信号传送至误差测量装置(6)；
试验电源(2)，用于在一次试验导线(9)上输出供试验使用的一次电压和一次电流；
合并单元(5)，连接于被测电子式互感器(7)的二次侧，用于接收被测电子式互感器(7)输出的数字信号并对所接收的数字信号进行处理，将处理后的数字信号传送至误差测量装置(6)；
合并单元(5)和信号转换装置(3)均与误差测量装置(6)相连接；
误差测量装置(6)，用于接收信号转换装置(3)输出的标准信号和合并单元(5)输出的数字信号，并对接收的所述标准信号和所述数字信号进行处理，获得被测电子式互感器(7)的比值差和相位差。
2.根据权利要求1所述的电子式互感器测试系统，其特征是，所述合并单元(5)通过GOOSE网络(4)与被测电子式互感器(7)相连接；通过多模光纤(10)与所述合并单元(5)相连接的所述GOOSE网络(4)是以IEC61850为标准的以太网络。
3.根据权利要求1所述的电子式互感器测试系统，其特征是，所述标准装置(1)为电磁式标准互感器。
4.根据权利要求1所述的电子式互感器测试系统，其特征是，所述信号转换装置(3)包括感应分压器(31)和精密电阻器(32)；
感应分压器(31)，用于将标准装置(1)输出的标准电压信号变换为4V的小电压信号；
精密电阻器(32)，用于将标准装置(1)输出的标准电流信号变换为4V的小电压信号。
5.根据权利要求1所述的电子式互感器测试系统，其特征是，所述试验电源(2)包括高压谐振升压器(21)和升流变压器(22)；
高压谐振升压器(21)，用于在一次试验导线(9)上输出供试验使用的一次电压；
升流变压器(22)，用于在一次试验导线(9)上输出供试验使用的一次电流。
6.根据权利要求1所述的电子式互感器测试系统，其特征是，所述合并单元(5)为采用现场可编程门阵列FPGA的数字接口设备。
7.根据权利要求1所述的电子式互感器测试系统，其特征是，所述误差测量装置(6)为电子式互感器校验仪；所述电子式互感器校验仪包括A/D转换器(61)、以太网卡(62)和微处理器(63)；
A/D转换器(61)用于接收所述信号转换装置(3)输出的模拟信号，并将接收的模拟信号转换为数字信号后传输至微处理器(63)；
以太网卡(62)，用于通过多模光纤(10)与所述合并单元(5)相连接，接收所述合并单元(5)输出的数字信号并将该数字信号传输至微处理器(63)；
微处理器(63)，用于接收A/D转换器(61)和以太网卡(62)传输的数字信号并进行信号处理，获得被测电子式互感器(7)的比值差和相位差。
8.根据权利要求1所述的电子式互感器测试系统的测试方法，其特征是包括以下几个步骤：
a.对被测电子式互感器(7)进行直观检查，确定被测电子式互感器(7)是否有明显缺陷；
b.配置测试系统的一次回路；将试验电源(2)连接在交流电源(8)上；用一次试验导线(9)将标准装置(1)、被测电子式互感器(7)和试验电源(2)连接起来，并按照电子式互感器的出厂指标配置合适的试验电源(2)参数；
c.配置测试系统的二次回路；将被测电子式互感器(7)、合并单元(5)和误差测量装置(6)依次连接起来；将标准装置(1)、信号转换装置(3)与误差测量装置(6)依次连接起来；
d.配置误差测量装置，完成误差测量装置(6)的系统配置、标准源配置、互感器配置、报告配置，进行调试以确认数据采集和接收正常；
e.先小幅度调节试验电源(2)输出，测试设备试验过程是否正常；在确认无异常后，调节试验电源(2)输出；在试验电源(2)输出的多个不同的输出值时，分别检测得出被测电子式互感器(7)的比值差和相位差，记录、保存现场测试数据，对测试结果合格性进行判定；
f.完成测试报告，结束测试工作。
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